Os drones podem transportar uma variedade de sensores de sensoriamento remoto, que permitem obter informações multidimensionais e de alta precisão sobre as terras agrícolas e realizar o monitoramento dinâmico de diversos tipos de informações agrícolas. Essas informações incluem principalmente dados sobre a distribuição espacial das culturas (localização da área cultivada, identificação de espécies, estimativa de área e monitoramento dinâmico de mudanças, extração de informações sobre a infraestrutura do campo), informações sobre o crescimento das culturas (parâmetros fenotípicos, indicadores nutricionais, produtividade) e a dinâmica dos fatores de estresse no crescimento das culturas (umidade do solo, pragas e doenças).
Informações espaciais sobre terras agrícolas
As informações de localização espacial de terras agrícolas incluem as coordenadas geográficas dos campos e as classificações das culturas, obtidas por meio de discriminação visual ou reconhecimento automático. Os limites dos campos podem ser identificados por coordenadas geográficas, e a área de plantio também pode ser estimada. O método tradicional de digitalização de mapas topográficos como mapa base para planejamento regional e estimativa de área apresenta baixa atualidade, e a diferença entre a localização dos limites e a situação real é grande e pouco intuitiva, o que não é favorável à implementação da agricultura de precisão. O sensoriamento remoto por drones permite obter informações abrangentes de localização espacial de terras agrícolas em tempo real, apresentando vantagens incomparáveis em relação aos métodos tradicionais. Imagens aéreas de câmeras digitais de alta definição possibilitam a identificação e a determinação de informações espaciais básicas de terras agrícolas, e o desenvolvimento da tecnologia de configuração espacial aprimora a precisão e a profundidade da pesquisa sobre informações de localização de terras agrícolas, melhorando a resolução espacial ao introduzir informações de elevação, o que permite um monitoramento mais preciso das informações espaciais das terras agrícolas.
Informações sobre o crescimento das culturas
O crescimento das culturas pode ser caracterizado por informações sobre parâmetros fenotípicos, indicadores nutricionais e produtividade. Os parâmetros fenotípicos incluem cobertura vegetal, índice de área foliar, biomassa, altura da planta, etc. Esses parâmetros estão inter-relacionados e, coletivamente, caracterizam o crescimento da cultura, estando diretamente relacionados à produtividade final. Eles são predominantes em pesquisas de monitoramento de informações agrícolas e têm sido objeto de diversos estudos.
1) Parâmetros fenotípicos da cultura
O índice de área foliar (IAF) é a soma da área foliar verde de um lado por unidade de área de superfície, o que permite caracterizar melhor a absorção e utilização da energia luminosa pela cultura, estando intimamente relacionado com o acúmulo de matéria orgânica e a produtividade final. O IAF é um dos principais parâmetros de crescimento de culturas atualmente monitorados por sensoriamento remoto com drones. O cálculo de índices de vegetação (índice de vegetação por razão, índice de vegetação normalizado, índice de vegetação condicionado ao solo, índice de vegetação diferencial, etc.) com dados multiespectrais e o estabelecimento de modelos de regressão com dados de campo são métodos mais consolidados para inferir parâmetros fenotípicos.
A biomassa aérea na fase final de crescimento das culturas está intimamente relacionada tanto com a produtividade quanto com a qualidade. Atualmente, a estimativa de biomassa por sensoriamento remoto com drones na agricultura ainda utiliza principalmente dados multiespectrais, extrai parâmetros espectrais e calcula o índice de vegetação para modelagem; a tecnologia de configuração espacial apresenta certas vantagens na estimativa de biomassa.
2) Indicadores nutricionais das culturas
O monitoramento tradicional do estado nutricional das culturas requer amostragem em campo e análises químicas em laboratório para diagnosticar o teor de nutrientes ou indicadores (clorofila, nitrogênio, etc.), enquanto o sensoriamento remoto por drones baseia-se no fato de que diferentes substâncias possuem características específicas de refletância-absorção espectral para diagnóstico. A clorofila é monitorada devido à presença de duas regiões de forte absorção na faixa da luz visível, a saber, a parte vermelha de 640-663 nm e a parte azul-violeta de 430-460 nm, enquanto a absorção é fraca em 550 nm. A cor e a textura das folhas se alteram quando as culturas apresentam deficiências nutricionais, e a identificação das características estatísticas de cor e textura correspondentes a diferentes deficiências e propriedades relacionadas é fundamental para o monitoramento de nutrientes. De forma semelhante ao monitoramento de parâmetros de crescimento, a seleção de bandas características, índices de vegetação e modelos de predição continua sendo o foco principal do estudo.
3) Rendimento da colheita
Aumentar a produtividade agrícola é o principal objetivo das atividades agrícolas, e a estimativa precisa da produtividade é importante tanto para a produção agrícola quanto para a tomada de decisões gerenciais. Numerosos pesquisadores têm buscado estabelecer modelos de estimativa de produtividade com maior precisão preditiva por meio de análises multifatoriais.
Umidade agrícola
A umidade do solo agrícola é frequentemente monitorada por métodos de infravermelho térmico. Em áreas com alta cobertura vegetal, o fechamento dos estômatos foliares reduz a perda de água por transpiração, o que diminui o fluxo de calor latente na superfície e aumenta o fluxo de calor sensível, causando, por sua vez, um aumento na temperatura da copa das plantas. Como o índice de estresse hídrico reflete o balanço energético da cultura, ele quantifica a relação entre o teor de água da cultura e a temperatura da copa. Assim, a temperatura da copa obtida pelo sensor de infravermelho térmico pode refletir o estado de umidade do solo agrícola. Em áreas com solo exposto ou cobertura vegetal reduzida, a umidade do solo pode ser indiretamente inferida a partir da temperatura do subsolo, com base no princípio de que, como o calor específico da água é alto, a temperatura do subsolo se altera lentamente. Portanto, a distribuição espacial da temperatura do subsolo durante o dia pode refletir indiretamente a distribuição da umidade do solo. Consequentemente, a distribuição espacial da temperatura do subsolo durante o dia pode refletir indiretamente a distribuição da umidade do solo. No monitoramento da temperatura da copa das plantas, o solo exposto é um importante fator de interferência. Alguns pesquisadores estudaram a relação entre a temperatura do solo exposto e a cobertura vegetal, esclarecendo a discrepância entre as medições da temperatura da copa causadas pelo solo exposto e o valor real, e utilizaram os resultados corrigidos no monitoramento da umidade do solo agrícola para melhorar a precisão dos resultados. Na gestão da produção agrícola, a perda de umidade no campo também é um foco de atenção, e estudos têm utilizado imagens infravermelhas para monitorar a perda de umidade em canais de irrigação, com precisão de até 93%.
Pragas e Doenças
O uso do monitoramento da refletância espectral no infravermelho próximo para pragas e doenças de plantas baseia-se no seguinte princípio: nas folhas, a reflexão na região do infravermelho próximo ocorre através do tecido esponjoso e do tecido perirrenal; em plantas saudáveis, esses dois tecidos, preenchidos com umidade e em expansão, são bons refletores de diversas radiações; quando a planta está danificada, a folha se deteriora, o tecido murcha, a água diminui e a reflexão no infravermelho se reduz até desaparecer.
O monitoramento da temperatura por infravermelho térmico também é um importante indicador de pragas e doenças em culturas agrícolas. Plantas saudáveis mantêm a estabilidade da sua temperatura principalmente através do controle da abertura e fechamento dos estômatos, regulando a transpiração. Em caso de doença, ocorrem alterações patológicas, e as interações patógeno-hospedeiro, especialmente nos aspectos relacionados à transpiração, determinam o aumento e a queda da temperatura na área afetada. De modo geral, a percepção da planta leva a uma desregulação da abertura estomática, resultando em maior transpiração na área doente do que na área saudável. A transpiração intensa leva a uma diminuição da temperatura na área infectada e a uma diferença de temperatura maior na superfície da folha em comparação com a folha normal, até o surgimento de manchas necróticas. As células na área necrótica morrem completamente, a transpiração nessa região cessa e a temperatura começa a subir. Como o restante da folha também começa a ser infectado, a diferença de temperatura na superfície da folha permanece sempre maior do que em uma planta saudável.
Outras informações
No campo do monitoramento de informações agrícolas, os dados de sensoriamento remoto obtidos por drones têm uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, podem ser usados para extrair a área de milho desagregada utilizando múltiplas características de textura, refletir o nível de maturação das folhas durante o ciclo do algodão utilizando o índice NDVI e gerar mapas de prescrição de aplicação de ácido abscísico que podem orientar eficazmente a pulverização desse pesticida no algodão, evitando o uso excessivo, entre outras aplicações. De acordo com as necessidades de monitoramento e gestão agrícola, a exploração contínua das informações provenientes de dados de sensoriamento remoto obtidos por drones e a expansão de seus campos de aplicação são uma tendência inevitável para o desenvolvimento futuro da agricultura informatizada e digitalizada.
Data da publicação: 24/12/2024